Astronoomid valmistusid revolutsiooniks kiirete raadiosaadete lokaliseerimises

Raadioastronoomid kogu maailmas valmistuvad muutuma oma võimes kiireid raadiosaake (FRB) lokaliseerida. Eeldatakse, et enne aasta lõppu FRB-jahi teleskoopide komplekti versiooniuuendused suurendavad FRB-de lokaliseerumise määra nende peremeesgalaktikates rohkem kui suurusjärgu võrra, mis võib muuta meie arusaama universumist.

Esmakordselt 2007. aastal avastatud FRB-d on intensiivsed raadiolainete pursked, mis kestavad vähem kui paar millisekundit. Neid on kahte peamist tüüpi: kas allikatest, mis korduvad, või allikatest, mis ei kordu. Kuid 1000-st tuvastatud FRB-st ainult umbes On näidatud, et 3% kordub.

Kuna need kestavad nii lühikest aega, on järelvaatlusi võimatu ajastada, mistõttu on raske välja selgitada, kust FRB-d pärinevad. Kõik instrumendid peavad olema valmis FRB asukoha jäädvustamiseks, millal iganes see saabub. Tõepoolest, kuni viimase ajani olid astronoomid vaevu lokaliseerunud kaks tosinat FRB-d.

Kuigi enamikul FRB-del on galaktiline päritolu, avastati hiljuti galaktiline FRB Linnutee 2020. aastal magnetarist – suure magnetväljaga neutrontäht. FRB-d osutuvad siiski kosmoloogia jaoks kasulikuks tänu tegurile, mida nimetatakse "dispersiooni mõõtmiseks" (DM). DM mõõtmine võimaldab astronoomidel arvutada vabade elektronide arvu piki FRB vaatevälja ja seega määrata otseselt elektrontiheduse universumis.

"Neid elektrone võib olla raske jälgida, kuna enamik neist on väga hajus gaasis," ütleb Müncheni Ludwig Maximiliani ülikooli kosmoloog Steffen Hagstotz. "Selles mõttes täiendavad FRB-d tõesti teisi sonde, nagu nõrk lääts, mis enamasti räägib meile tumeaine jaotusest. Mõlemat uurides saame rohkem teada, kuidas tavaline aine jälgib tumeainet kosmoloogilisel skaalal.

Universumi tänapäevase paisumiskiiruse kohta, mida nimetatakse Hubble'i konstandiks, on ka erinevaid vastuolulisi mõõtmisi. Selle "Hubble'i pinge" leppimist peetakse üheks kaasaegse kosmoloogia kõige pakilisemad probleemid. FRB-d pakuvad alternatiivset viisi Hubble'i konstandi määramiseks, uurides punanihke-dispersiooni mõõtmise seost. Hagstotz hiljuti uuringu kaasautor leides, et Hubble'i konstandi konkurentsivõimeliseks mõõtmiseks piisaks vaid umbes 500 lokaliseeritud FRB-st.

Põnev idee

Lokaliseeritud FRB-de praegune nappus on ajendanud raadioastronoomide meeskondi üle maailma oma rajatiste jõudlust piirama. Vikram Ravi California Tehnoloogiainstituudist alustas FRB võistlust Ameerika Astronoomia Selts jaanuaril toimunud kohtumisel, kui ta teatas 30 uue FRB lokaliseerimisest täiesti uuega Sügav sünoptiline massiiv (DSA) Californias. 2022. aastal kasutuselevõtu ajal tuvastas DSA rohkem kui ühe purske nädalas, kasutades vaid 63 110 antennist, mis DSA-l lõpuks on.

Kui DSA on raadioteleskoopide seas uus plokk, siis Ruutkilomeetrite massiivi rajaleidja (ASKAP) Lääne-Austraalias on juba tuttav nägu. Selle programmi Commensal Real-Time ASKAP Fast Transients Survey (CRAFT) programm alustas esmakordselt FRB-de lokaliseerimist allakaaresekundilise täpsusega 2017. aastal, muutes selle võimalikuks. FRB peremeesgalaktikate uurimiseks. CRAFT pöördub ASKAP-i, kasutades FRB-otsingu arvutusklastrit, mis skannib samaaegselt oma 30 ruutkraadist vaatevälja raadiosiirdeid paralleelselt teiste vaatlustega.

CRAFT on seni toiminud oma 36 paraboolnõu signaale ebajärjekindlalt summeerides, kuid see muutub CRACO-nimelise uuendusega. Ebaühtlane summeerimine parandab tundlikkust roogade arvu ruutjuure võrra, samas kui koherentse liitmise tundlikkus parandab tundlikkust lineaarselt roogade arvuga.

Ühtne otsimine nõuab aga 65,000 1 korda rohkem andmetöötlusvõimsust, mis on võimalik tänu 5 miljoni Austraalia dollari suurusele uuendusele instrumendi arvutiklastrisse. "CRACO on sama vaateväljaga viis korda tundlikum kui praegune FRB tuvastussüsteem, mida ASKAPis kasutame," ütleb ASKAP-i haldava Austraalia Rahvaste Ühenduse teadus- ja tööstusuuringute organisatsiooni juhtivteadur Keith Bannister.

Jätkake ehitustööd 2 miljardi euro suuruse ruutkilomeetrite massiivi jaoks

CRACO teeb taevast filmi ja otsib sellest filmist FRB-d. "Pildi suurus on 2.5 miljonit pikslit – sarnane täis-HD videole," lisab Bannister. "1000 korda sekundis proovime 1000 erinevat DM-katset, kokku 1 miljon pilti sekundis – umbes 25 triljonit pikslit sekundis."

CRACO on praegu läbimas kolmekuulist kasutuselevõtuperioodi, eeldades, et kui aasta lõpuks on kogu klaster paigaldatud, suureneb ASKAPi tuvastamise määr 10–20 korda, leides nädalas mitu FRB-d.

Kuigi ASKAP nihutab tundlikkuse piiri, et tuvastada rohkem FRB-sid, Kanada vesiniku intensiivsuse kaardistamise katse (CHIME) Briti Columbias on tänu oma vapustavale 200 ruutkraadisele vaateväljale juba luksus tuvastada mitu FRB-d päevas. Kuid CHIME madal eraldusvõime tähendab, et see suudab usaldusväärselt lokaliseerida FRB-sid ainult lähedalasuvatest galaktikatest. CHIME insenerid on otsustanud parandada jõudlust eraldusvõime piiril, konstrueerides niinimetatud tugijalad – CHIME teleskoobi identsed, kuid väiksema suurusega versioonid.

"CHIME/FRB projekti tugijalgade täiendus koosneb kolmest mini-CHIME-st," ütleb Ziggy Pleunis Toronto Ülikoolist. Need Briti Columbias, Lääne-Virginias ja Californias asuvad tugijalad asuvad CHIME-st 100–3300 km kaugusel, pakkudes CHIME-le umbes 50 millikaaresekundilist eraldusvõimet, võimaldades sellel FRB-d nende peremeesgalaktikatesse täpselt määrata.

Töö tugijalgade kallal edeneb Pleunise sõnul kiiresti: "Kaks on juba ehitatud ja instrumenteeritud ning nüüd tasandatakse maapinda kolmanda koha jaoks." Briti Columbias on tugijalga juba käimas kasutuselevõtt ja isegi andmete kogumine ning Pleunis lisab, et eesmärk on panna kõik kolm teleskoopi sel aastal tööle, pärast mida optimeerib CHIME/FRB koostöö oma instrumente, harjutades teadaolevatel korduvatel allikatel, enne kui liigub edasi uute avastamine. "Siis saame loodetavasti kiiresti alustada FRB-de lokaliseerimist," lisab ta.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Tuleviku rahapaja Adryenn Ashley. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/astronomers-braced-for-a-revolution-in-fast-radio-burst-localizations/